[发明专利]一种考虑蚀坑演化方法的钢构件分析方法

说明书

本申请公开了一种考虑蚀坑演化方法的钢构件分析方法，属于钢构件这一技术领域，其技术要点在于：步骤一：用三维形貌扫描仪扫描得到同一钢构件在多个腐蚀时间下腐蚀表面的三维形貌：步骤二：给出蚀坑深度期望‑时间的关系以及相关标准差‑时间的关系：步骤三：给出蚀坑半径期望bt_‑t的关系以及相关标准差‑时间之间的关系：步骤四：确定蚀坑的总数量Q；步骤五，建立钢构件的数值计算模型，进而进行分析。采用本申请的方法，能够较好的预测未来某一时刻腐蚀对于钢结构承载力以及变形的影响。

技术领域

本发明涉及建筑结构(特别是钢构件)这一领域，具体涉及一种考虑蚀坑演化方法的钢构件分析方法。

背景技术

传统研究人员使用人造点蚀的方法(例如：参考文献1：Jie,Sheng,Junwu,etal.Effect of simulated pitting corrosion on the tensile properties of steel[J].Construction and Building Materials,2017；参考文献2：Yuan,Yao,Yang,等.Experimental study on generalized constitutive model of hull structuralplate with multi-parameter pitting corrosion[J].Ocean Engineering,2018.)模拟点蚀，通过改变蚀坑的分布方式，深度，直径等参数进行了系统的试验研究。

然而，实际点蚀是随机产生的(参考文献3：Meng Z,Wang F,Shi G.A novelevolution model of pitting failure and effect on time-varying meshingstiffness of spur gears[J].Engineering Failure Analysis,2020,120(8):105068；参考文献4：Zhao Z,Zhang H,Xian L,et al.Tensile strength of Q345 steel withrandom pitting corrosion based on numerical analysis[J].Thin-WalledStructures,2019.)，因此使用人造点蚀有序排列研究点蚀对钢材力学性能的影响所得结果还有待进一步验证。

此外，研究人员也使用有限元分析了点蚀引起的应力集中效应，但是多数研究仅局限于一个或两个蚀坑的作用。另一方面，蚀坑随时间的变化被进行了原位监测，不同时间段钢材表面的蚀坑深度以及宽度也被统计。

因此，为了准确描述蚀坑引起的钢材力学性能的退化随腐蚀时间的关系，提出了如下基本的思路：将不同腐蚀时间的蚀坑微观统计结果与宏观力学性能结合在一起，进而基于有限元软件建立了对应的随机点蚀模型，来对钢材的力学性能进行分析。但是，上述思路如何成为一种能够指导工程人员实际使用的方法仍然需要进行系统的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于蚀坑融合的锈蚀钢材分析方法及其应用，以克服现有技术的不足。

本申请的方案如下：

一种考虑蚀坑演化方法的钢构件分析方法，其包括如下步骤：

步骤一：用三维形貌扫描仪扫描得到多个腐蚀时间腐蚀表面的三维形貌：

记录不同时间t下的a_t、σ_at、b_t、σ_bt；a_t、σ_at表示蚀坑深度的平均数以及标准差；b_t、σ_bt表示蚀坑半径的平均数以及标准差；

步骤二：给出蚀坑深度期望a_t-t的关系，以及σ_at-t之间的关系：